量子通信能夠感知竊聽，可為國家信息安全提供保障。但是量子通信在傳輸時，會受噪聲影響而退化，這不僅嚴重影響通信質量，同時還威脅通信安全。為了保證量子通信準確無誤，能不能對被噪聲“污染”的量子糾纏進行高效率“提純”呢？

近日，中國科學技術大學郭光燦院士團隊李傳鋒教授、柳必恆教授研究組與南京郵電大學電子與光學工程學院、柔性電子（未來技術）學院盛宇波教授等人合作，首次在實驗室實現了確定的糾纏純化，純化效率理論上可提高10億倍，為未來高效率量子中繼提供有力技術支撐。該成果已在線發表於國內的自然科學綜合性國際期刊《科學通報》（英文版）上。

據了解，由於其重要性，量子糾纏純化理論吸引了一大批國際頂尖科學家的關注。然而，此前國外的相關實驗，為了提高保真度，需要重複純化大量低保真度的量子糾纏，且這種純化存在失敗的概率，失敗後就需重新進行。純化效率低，速度慢。對此，美國科學院院士米哈伊爾·盧金也曾指出，受限於糾纏純化，對長距離量子通信來說，第一代量子中繼速度變得非常慢。

但相關研究也發現，不同種類的量子糾纏，抵抗噪聲“污染”的能力也不同。例如，極化糾纏比較易操控，可用於編碼，但是在傳輸過程中易受噪聲影響。而空間、時間、頻率糾纏則較為穩定，不易受噪聲干擾。由此，盛宇波和北京師範大學鄧富國教授早前提出了確定的糾纏純化理論，即首先構造空間—極化兩個自由度的超糾纏，用不易受噪聲干擾的空間糾纏，來“提純”極化糾纏。純化後，空間糾纏消失，但確定能獲得高質量的極化糾纏。這得到了最早開展量子糾纏純化實驗的美國科學院外籍院士安東·塞林格的認可，認為有可能實現。

根據這一理論，此次中國科學技術大學和南京郵電大學的兩個團隊合作，首先在實驗室製備了空間—極化超糾纏。隨後實驗人員在極化糾纏上加上噪聲，再經純化操作後，極化糾纏的保真度從0.268一下就提高到了0.989。

據盛宇波介紹，採用此次新的方法，僅需要一對超糾纏，即可實現純化。從理論上估算，純化效率可提高10億倍，這對於提高量子中繼速度十分有利，能夠為未來的長距離量子通信提供技術支撐。